時間:2023-09-26 09:27:39
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【關鍵字】采礦;技術;方法
1、采煤方法和工藝
1.1開發煤礦高效集約化生產技術。建設生產高度集中、高可靠性的高產高效礦井開采技術。以提高工作面單產和生產集中化為核心,以提高效率和經濟效益為目標,研究開發各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝,簡單、高效、可靠的生產系統和開采布置,生產過程監控與科學管理等相互配套的成套開采技術。發展各種礦井煤層條件下的采煤機械化,進一步改進工藝和裝備,提高應用水平和擴大應用范圍,提高采煤機械化的程度和水平。
開發“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產高效現代采煤成套技術”主要解決以下技術難題。硬頂板控制技術,研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術,主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術,使直接頂能隨采隨冒,提高頂煤回收率,且基本頂能按一定步距垮落,既有利于頂煤破碎,又保證工作面的安全生產。硬厚頂煤控制技術,研究開發埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術,包括高壓注水壓裂技術和頂煤深孔預爆理技術,使頂煤體能隨采隨冒,提高其回收率。頂煤冒放性差,塊度大的綜放開采設備配套技術,研制既有利于頂煤破碎和頂板控制,又有利于放頂煤的新型液壓支架,合理確定后部輸送機能力。兩硬條件下放頂煤開采快速推進技術,研究合適的綜放開采回采工藝,優化工序,縮短放煤時間,提高工作面的推進度,實現高產高效。5~5.5m寬煤巷錨桿支護技術,通過寬煤巷錨桿支護技術的研究開發和應用,有利于綜采配套設備的大功率和重型化,有助于連續采煤機的應用,促進工作面的高產高效。
1.2緩傾斜薄煤層長壁開采。主要研究開發:體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機、刨煤機;研制適合刨煤機綜采的液壓支架;研究開發薄煤層工作面的總體配套技術和高效開采技術。
1.3鍘頃斜厚煤層一次采全厚大采高長壁綜采。應進一步加強完善支架結構及強度,加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴重損壞千斤頂措施等的研究,提高支架的可靠性,縮小其與中厚煤層(采高2.5m左右)高產高效指標的差距。
1.4各種綜采高產高效綜采設備保障系統。要實現高產高效,就要提高開機率,對“支架:圍巖”系統,采運設備進行監控。今后研究的重點是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架:圍巖”系統控制,進一走完善液壓信息、支架位態、頂板狀態、支護質量信包的自動采集系統;乳化液泵站及液壓系統運行狀態的檢測診斷:采煤機在線與離線相結合的“油,磨屑”監測和溫度、電信號的監測;帶式輸送機、刮板輸送機全面狀態監控。
2、深礦井開采技術
深礦井開采的關鍵技術是:煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風、井巷布置等;需要攻關研究的是:深井圍巖狀態和應力場及分布狀態的特征;深井作業場所工作環境的變化;深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進與支護技術與裝備;深井沖擊地壓防治技術與監測監控技術;深礦井高產高效開采有關配套技術;深礦井開采熱害治理技術與裝備。
3、“三下”采煤技術
提高數值模擬計算和相似材料模擬等,深入研究開采上覆巖層運動和地表下陷規律,研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護需要的合理的開采系統和優化參數,發展沉降控制理念和關鍵技術,包括用地表廢料向垮落法工作面采空區充填的系統;研究與應用各種充填技術和組合充填技術,村莊房屋加固改造重建技術,適于村莊保護的開采技術;研究近水體開采的開采設計,工藝參數優化和裝備,提出煤炭開采與煤炭城市和諧統一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復墾和礦井水資源化等關鍵技術。
4、優化巷道布置,減少矸石排放的開采技術
改進、完善現有采煤方法和開采布置,以實現開采效益最大化為目標,研究開發煤礦地質條件開采巷道布置及工藝技術評價體系專家系統,實現開采方法、開采布置與煤層地質條件的最優匹配。實行全煤巷布置單-煤層開采,矸石基本不運出地面,生產系統要減化,同時實現中采與中掘同走發展,生產效率大幅提高的經驗的同時,重點研究高產高效礦井,開拓部署與巷道布置系統的優化,減化巷道布置,優化采區及工作面參數,研究單一煤層集中開拓,集中準備、集中回采的關鍵技術,大幅度降低巖巷掘進率,多開煤巷,減少出矸率;研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術,既是減少污染的一項有利措施,又減化了生產系統,有利于高產高效集中化開采,應加緊研究。
5、采場圍巖控制技術
5.1進一走完善采場圍巖控制理論。以科學合理、優化高效的巖層控制技術來保證開采活動的安全、高效低成本為目標,深入總結我國幾十年的礦山壓力研究成果,以理論分析(解析法)、現代數學力學(統計分析預測、數值法)和實測法相結合運用先進的計算機技術,深入研究各種煤層地質及開采條件,如及傾斜、大采高、大采深采場礦山壓力顯現規律及圍巖破壞與平衡機理,不斷完善采場圍巖控制技術。
5.2研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應用高技術低成本巖層控制技術。目前,由于直用高壓注水、深孔預裂爆理堅硬頂板和應用化學加固技術存在工藝復雜、成本高的問題,因而需進一步研究開發新技術、新工藝、新材料來解決這些問題。
5.3放頂煤開采巖層和支架圍巖相互作用機理。研究放頂煤開采力學模型、圍巖應力、頂煤破碎機理、支架、頂煤、直接頂、基本頂相互作用關系;運用離散元等方法研究頂煤放落規律,提出放煤優化準則和提高頂煤回收率的途徑。
5.4支護質量與頂板動態監測技術。在總結緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質量于頂板動態監測方面,應進一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質量與頂板動態監測,同時應不斷完善現有的監測技術,發展智能化監測系統,改進監測儀表,使監測儀表向直觀、輕便、小型化方向發展。
5.5沖擊地壓的預測和防治。通過計算機模擬研究沖擊性礦壓顯現發生的機理;進一步完善沖壓性礦壓顯現監測系統,發展遙控測量和預報技術,完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優化選擇專家系統。
5.6研究開發新型的支護設備。研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架,完善液壓支架性能和快速移架系統,開發耐炮崩、輕型化單體液壓支架和厚煤層巷錨索和可深縮錨桿。
關鍵詞:煤礦;采礦生產方法;采礦生產技術
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
一、我國現有煤炭產量
我國物產非常豐富,煤炭資源屬于我國一次性能源中使用最大的資源,煤礦在我國能源使用中的比例遠大于石油與天然氣,因此煤礦資源是我國賴以生存的能源儲備物資。煤礦資源使用量大,不按標準的開采過程會造成嚴重污染,例如土地沙化、大氣污染加重、地下水重金屬超標、土地塌陷等環境污染[1]。這些污染會對人們的生存環境逐漸侵蝕,想解決這種問題就需要進行采礦技術改革,只有利用新型環保采礦工藝才可以減輕對環境的破壞程度。礦產企業也需要與時俱進,加強新型技術的學習與研究,不僅要對煤礦開采設備進行更新,還需要使用新型采礦技術進行輔助,兩者互相結合才可以幫助采礦企業更好的發展。
二、傳統采礦模式缺點
采礦工業從古至今產生了非常大的變化,單單是采礦方法就存在了近200種,經過歷史的沉淀與選擇,目前國內使用的方式分為三種,空洞采礦法、補充采礦法、爆破采礦法,根據不同的地點選擇不同的采礦方式,這三種傳統采礦方法存在不少缺點,為了迎合社會發展需求,我們需要改正缺點尋求進步。
(一)礦體勘測不細致
因為傳統采礦方法對礦體的整體環境沒有一個完整了解,結果在開采的過程中就會發生問題,導致意外的發生。如果不對礦體結構進行細致的勘探,就無法制定符合開采標準的計劃,這對后期的安全開采非常不利。
(二)開采方式錯誤
采礦過程中,開采方式是非常重要的一點,如果開采方式有誤,就會導致、冒尖、片幫、壓力加強等情況出現,這種情況對礦洞安全來說是非常危險的情況。因為開采工藝達不到使用標準,頂部支撐管理維護不善將直接導致開采安全系數的降低,突發意外的概率將大幅度增長。
(三)結構參數不合理
采礦場必須精準的計算結構參數與回采順序,如果沒有進行對應數據與策略的制定,那么在回采過程中就很容易引起結構的整體崩塌[2]。回采順序根據結構參數進行制定,準確的結構參數才可以幫助采礦位置維護其穩定性。
(四)聯絡道結構錯誤
很多聯絡道寬度過大,這對工作人員正常行走過程會產生非常大的不便,聯絡道間距需要恰到好處。而且人行通風井沒有與聯絡道進行連通,一旦發生坍塌,工作人員只能通過一條主干道回到地面,這對安全保障是一個缺陷。
(五)自然災害
在煤礦開采過程中,通風是非常重要的,因為自然環境中的煤礦會產生有害氣體,如果通風條件較差就會引發有害氣體中毒,直接導致采礦人員出現生命危險。而且出現地下水的情況下還會發生泥石流,這種情況一旦發生很容易造成人員傷亡。
三、采煤方法和工藝
1、開發煤礦高效集約化生產技術。建設生產高度集中、高可靠性的高產高效礦井開采技術。以提高工作面單產和生產集中化為核心,以提高效率和經濟效益為目標,研究開發各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝簡單、高效、可靠的生產系統和開采布置,生產過程監控與科學管理等相互配套的成套開采技術。發展各種礦井煤層條件的采煤機械化,進一步改進工藝和裝備,提高應用水平和擴大應用范圍,提高采煤機械化的程度和水平。
開發“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產高效現代采煤成套技術”主要解決以下技術難題。硬頂板控制技術,研究埋深淺地壓小的硬厚頂板控制技術,主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術,使直接頂能隨采隨冒,提高頂煤回收率,且基本頂能按一定步距垮落,既有利于頂煤破碎,又保證工作面的安全生產。硬厚頂煤控制技術,研究開發埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術,包括高壓注水壓裂技術和頂煤深孔預爆理技術,使頂煤體能隨采隨冒,提高其回收率。頂煤冒放性差,塊度大的綜放開采設備配套技術,研制既有利于頂煤破碎和頂板控制,又有利于放頂煤的新型液壓支架,合理確定后部輸送機能力。兩硬條件下放頂煤開采快速推進技術,研究合適的綜放開采回采工藝,優化工序,縮短放煤時間,提高工作面的推進度,實現高產高效。5~5.5m寬煤巷錨桿支護技術,通過寬煤巷錨桿支護技術的研究開發和應用,有利于綜采配套設備的大功率和重型化,有助于連續采煤機的應用,促進工作面的高產高效。
2、緩傾斜薄煤層長壁開采。主要研究開發:體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機、刨煤機研制適合刨煤機綜采的液壓支架;研究開發薄煤層工作面的總體配套技術和高效開采技術。
3、鍘頃斜厚煤層次采全厚大采高長壁綜采。應進一步加強完善支架結構及強度,加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴重損壞千斤頂措施等的研究,提高支架的可靠性,縮小其與中厚煤層(采高2.5m左右)高產高效指標的差距。
4、各種綜采高產高效綜采設備保障系統。要實現高產高效,就要提高開機率,對“支架:圍巖”系統,采運設備進行監控。今后研究的重點是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架:圍巖”系統控制,進一走完善液壓信息、支架位態、頂板狀態、支護質量信包的自動采集系統;乳化液泵站及液壓系統運行狀態的檢測診斷:采煤機在線與離線相結合的“油,磨屑”監測和溫度、電信號的監測t帶式輸送機、刮板輸送機全面狀態監控。
四、總結
總之,我國的煤礦開采技術在不同煤層條件下,有著不同的處理措施。再加上我國煤層的地質情況種類較多,這就導致其不同情況下煤層的分布方式也有所不同,促使煤礦井要根據煤層的實際情況采取不同的措施,利用這一方式能夠最大限度的保證煤礦生產自身所具有的安全性。而我國當前的煤礦生產技術發展較為迅速,各種設備都在朝著大功率、程序化的方向發展,并且還在持續的進行改善,這促使我國煤礦生產技術和采礦方法必然會快速領先于國際水平。
參考文獻:
[1]尹光輝.探討新形勢下煤礦開采中的采煤技術[J].經營管理者,2010(06)
關鍵字:煤礦采礦;技術;方法;安全;可持續發展
中圖分類號:TD163 文獻標識碼:A
煤礦開采技術和改革隨著當今科技經濟發展新形勢以及地方煤礦的發展需求影響而必須面向經濟建設主戰場,使其能夠在煤炭開采技術的前沿有立足之地,并且能夠對解決煤炭工業工程的實際問題起到一定的作用。因此,如今越來越多煤礦采礦技術和開采方法被廣泛應用,它們也會起到越來越重要的作用。
一、我國的煤礦
我國雖然說從油和氣貯藏而言方面是一個相對貧乏的國家,但是我國的煤炭含量卻是
相當的富有,在一次性能源中煤炭就占了70%左右。可以說,長期以來煤炭一直是我國一次性能源結構中的主要能源。越來越多的生態問題也隨著煤礦越來越大的開采規模而被凸顯出來,比如說像是建筑物和農田的大量被破壞、堆積成山的矸石、徑流量逐漸減少的河川、嚴重干枯的地下水供水水源、土地沙漠化的日趨惡化、地下水中礦物內的有害物質越來越多等現象都是由于煤礦的開采而引起的。由此,采取合理的開采技術以及有效的開采方法和防止措施,這對于煤礦開采實施可持續發展戰略也就顯得尤為重要。
煤礦開采的中長期研究開發和技術儲備是需要重點從事的工作內容,這樣才能夠保障采礦新技術能夠緊隨產業科技前沿步伐。將主導的核心技術定位于煤礦開采技術及配套裝備,這不僅能使技術占領制高點,還能夠保障煤礦產業的生存和發展。
二、適用于我國煤礦采礦中的新技術
生產能力較小的煤礦、復雜的地質構造引起的煤層賦存變化大、急傾斜煤層和薄煤層占了一定數量,這幾點給許多地區的開采都帶來了較大困難,因此,為了使礦井的高產高效得到提升,對于采礦技術的分析和開發就變得至關重要了。單一長壁采煤方法對于煤礦而言已經日趨成熟,像是放頂采煤技術、采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法應對急傾斜煤層、小階段爆破落煤等采煤方法就是現今主要發展的幾種方法。
(1)采煤技術中的炮采放頂煤。首先就是主要針對煤層厚度為5m以上的傾斜和急傾斜煤層的滑移支架放頂煤采煤法。是由頂梁和支柱兩個部分組成滑移頂梁,頂梁和前梁彈簧鋼上必須有前梁和后梁經過,或者說是與導向槽連接,且有2-5個數量不等的液壓單體柱為其支架的支柱。除此之外,其探梁或者是挑梁是可以安置在前梁前端的,尾梁是可以安置在后梁尾端的。這樣的滑移頂梁支架不僅具有比例安全可靠的優勢,而且還具有可以自移、較輕的質量、簡單的結構、拆卸安置便利、較低本錢、較強適應性等優點。因此,這是適合廣泛推廣運用于中小型煤礦中的開采技術。但是,就工作面而言,其偏低且較差穩定性的支架初撐力和工作阻力,這是滑移支架開采所面臨的主要難題。第二個就是二型鋼梁放頂煤開采,它是將二型鋼梁、單體液壓支柱對棚架設的方式采用至二型鋼梁放頂煤上作面支護,將放炮落以及人工破網放煤采用至工作面,并對其進行分別采放。這類應用比較適合于鄉鎮煤礦、煤層變化較大賦存條件或者是較低水平技術的地區。
(2)采煤技術中的偽傾斜柔性掩護支架采煤法。煤層傾角的大小決定了這種采煤法的工作面區段高度,其工作面的傾角會隨著偽傾斜柔性掩護支架采煤法而變緩,加上其較長的工作面,從而其長壁采煤法巷道部署、生產系統簡單以及掘進率低的相關系列特征都是由于具有緩斜、傾斜煤層導致的。為了達到隔開工作空間和采空區的目的,將這種采煤方法應用于掩護支架是極為合適的,它不僅能將復雜頂板的辦理工作大大簡化,還能夠創建一個良好的條件保障生產安全,將工作面煤炭自溜,使得勞動強度減弱。對于開采傾角大于印而言這種偽傾角柔性掩護支架采煤法是最合適不過的了。
(3)采煤技術中的小階段爆破落煤采煤法。將區段內煤體分成多個小區段而進行的無人員、無設備、無支護這樣“三無”的工作面開采采煤方法被稱之為是小階段爆破落煤采煤法。對于開采傾角大于400的范圍、厚度為3.5-7.5m且頂底板不易滑落的不規則煤層,最適用的采煤技術就是小階段爆破落煤采煤法,比如說是低瓦斯礦井。較好的安全性、簡單的回采工藝、較高的工效是它的優點特征,而相對的缺點就是較低的回采率、復雜的通風系統以及較困難的風流分配。
(4)采煤技術中的刨煤機采煤方法。刨煤機開采技術不僅對于煤炭生產效率的提升有著很大貢獻,同時它也是中等及薄煤層開采初次進行成功的技術典范。其每刀截深根據煤的硬度可達到250mm,智能驅動系統是現今工作面輸送機和刨煤機所廣泛采用的系統,加上有支架控制系統的可靠配合,使得工作面采煤的全部自動化得以順利實現。刨煤機相較于滾筒采煤機而言是比較簡單的,滾筒采煤機是需要有專人根據可彎曲鎧裝輸送機的平面進行“找平”,而刨煤機僅需要由一根無極繩對機體進行牽引,在可彎曲鎧裝工作面輸送機上焊接導軌,使其割煤由工作面端頭開始沿導軌滑行。
三、對采礦方法的簡單分析
采礦方法發展到今天已經有超過100種,像空場采礦法、充填采礦法和崩落采礦法是目前最流行的以采礦過程中的地壓管理方式為依據的三種方式。但是,當采礦方法運用不當時是會導致危險和危害出現的,以下將對其進行簡單分析:
(1)為礦體開采帶來不便與難度且使開采作業的危險性增加了一定幅度,這可能是由于礦體勘探的程度較低沒有對埋藏情況和規模有清楚的了解、錯誤的對采場采準工程進行布置、對采準工程有欠缺或滯后等原因所引起的。
(2)冒頂、片幫、地壓增大的隱患與危險等情況出現在開采作業中,這可能就是由于采礦方法或順序不當所引起的。這不僅會使得不合適的開采工藝、復雜的安全生產條件以及頂板管理不方便等情況出現,嚴重的還會直接導致各種事故發生。
(3)地壓在開采時增大、采場的頂板出現冒落、片幫、變形甚至被破壞的回采巷道等情況則是由于不合理的采場結構參數和回采順序所導致的。
(4)人員由于回采工作面的人行通風天井與聯絡道沒有貫通,使得他們進入回采工作面只能選擇從出礦口進入,這樣就無法保障他們的作業安全性。
(5)人員的通行會受間距過大的采場人行聯絡道影響而變得困難。
(6)由于不貫通的天井與上部中段平巷以及不暢通的通風條件,從而導致沒有新鮮的風流進入采場,這樣極易導致人員炮煙中毒事故的發生。
(7)人員由于采場作業在出礦口出礦或出礦中出現礦石懸空后進入而導致自身陷入礦石流中,從而引起傷亡事故的發生。
結語
采礦科學發展的主題永遠都會圍繞著采煤方法的完善和技術的進步,因為它不僅對煤炭開采的各環節變革有一定的促進帶動作用,而且能夠促使現代采煤的高產、高效、高安全性和高可靠性得以實現,將采煤技術和方法與現代的高新技術相結合就是其基本途徑。
參考文獻
[1]周思偉.傾斜煤層采煤方法與分析[J].中國新技術新產品,2010(02).
[2]呂文玉.薄煤層采煤方法優選與工作面長度優選研究[J].中國礦業大學(北京),2010.
[3]何俊峰,高廣運,劉文生.礦柱回采安全性實例分析[J].第二屆全國環境巖土與土工合成材料技術研討會論文集(一)》2008.
關鍵詞:煤礦行業;采礦技術;煤礦開采方法;綠色生態采礦技術;大采高綜放技術 文獻標識碼:A
中圖分類號:TD163 文章編號:1009-2374(2015)30-0131-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.30.068
煤礦行業生產中,開采技術是尤為重要的,一個好的開采技術不僅可以提高企業的工作效率,還能夠大大增加企業的經濟效益,因此,隨著煤礦行業的發展以及國內各企業對煤炭資源利用率的不斷提高,煤礦開采技術也不斷進行著改革,以便能夠更好地適應國家發展的需求。
1 采礦技術現狀
就煤礦資源的占有率來講,我國是世界上煤炭儲存量最多的國家。但由于我國煤礦開采技術的問題,使煤礦開采的周期較長,從而給我國煤礦開采帶來了諸多的困難。另外,在我國煤礦開采過程中,通常存在著淺層區域煤炭資源還沒有完全開采殆盡就進行深層區域的開采工作,從而給深層區域開采工作帶來困難,同時對技術上的要求也越來越高。據國內一些相關的數據調查資料顯示,目前國內諸多中小型煤礦開采企業都存在著采礦技術不高的問題,因此在煤礦開采時往往會選擇一些開采難度較低的礦井區域。同時由于其采礦技術存在著制約性,因此中小型企業一般都會開采一些質量較好、含炭量較高的煤礦,也因此在開采時會留下諸多的尾礦,從而給煤炭資源造成了巨大的浪費。
2 我國傳統的采礦技術及存在的問題
我國的煤礦開采技術起源較早,可謂是一項歷史悠久的技術措施。因而在煤礦開采過程中,經長年的經驗積累總結出了諸多可行性較高的開采技術。另外,在采礦技術應用中,我國傳統的采礦技術主要分為以下四種類型,即深井采礦技術、緩傾層厚煤層采礦技術、緩傾層薄煤層采礦技術、硬頂板采礦技術。隨著我國煤礦事業的發展以及國內人均及企業對煤礦資源的需求,傳統的采礦技術已經遠遠無法滿足國內對煤炭資源的需求量。因此,中小型煤礦企業發展就必須要引進新的采礦技術,提高整體的礦井作業能力。目前,我國已經建立了全國最大的礦井降溫技術研究基地,以便能夠很好地研究出如何在采礦中降低礦井內的溫度,以此規避事故的發生。除此之外,對傳統采礦技術的改良與創新是我國煤礦生產安全的重要保障,但由于我國目前煤礦開采過程中的安全生產技術還較為落后,因此許多方面都達不到安全生產的標準指標。例如:我國煤礦開采技術中的一組數據表明:我國采礦中機械化的應用率還不足45%,僅這一方面而言,就與西方發達國家的機械化應用程度相差甚遠。另外,我國目前采礦技術的能力較低是普遍存在的問題,根據調查數據顯示,目前我國仍有近200萬的煤礦施工人員在采礦中采取的是半自動化的方式,這就大大降低了我國整體的煤礦開采效率及能力。我國當前開采工作中專業性的技術安全人員十分緊缺,在許多煤礦企業開采工作中都沒有專人進行技術監督和管理,以至于造成了諸多的施工安全隱患,為煤礦開采及施工人中帶來諸多不必要的損失。
3 采礦的新技術與方法
3.1 綠色生態采礦技術
根據目前煤礦開采的相關資料顯示,我國煤礦開采作業中的污染問題十分嚴重。引起這一污染問題的主要根源在于在煤礦開采過程中對土地資源的生態環境的破壞造成的。一般而言,煤礦開采均是在深層地下進行作業的,如果開采不當,就會造成地表嚴重的下降以及對地下水質的污染。同時,在煤礦開采過程中所釋放出的有毒氣體和粉塵等,對空氣質量的污染十分嚴重。因此,針對煤礦開采中對生態環境的污染及影響,煤礦企業及相關部門結合多年的經驗總結出了一種全新的采礦技術,即綠色生態采礦技術。該技術在開采過程中首先要對煤礦生產進行合理科學的規劃,同時對巷道的掘進方式進行改革,以最大限度降低巷道的掘進量。另外,綠色生態采礦技術實施前,要對礦井內自然區域進行合理的劃分,并對采區內、矸石填充不出井等作業分配適合的人員,同時選擇最為適用的采礦方法。另外,在對煤礦的處理中,首先要利用分類排放的原則,采用先進的生產工藝最大限度降低生產作業中所排出的污水。同時選擇閉路循環式的水流模式,利用科學的方式將污水排出去。除此之外,對生產作業中所產生的粉塵和毒氣,可以加大對礦井下瓦斯的抽取量,以便從根本上降低毒氣的污染,提高采礦作業的效率及質量。
3.2 大采高綜放技術
在煤礦開采中,經常會遇到一些巖層較厚的區域,對開采工作造成了一定的困難。隨著煤礦開采技術的發展,目前許多企業采用大采高綜放技術來應對較厚煤層的開采作業。所謂的大采高綜放技術主要指的是針對較厚的煤層采用分層次開采的一種技術措施,一般情況下,傳統的分層采礦技術雖然開采的區域得到了擴充,但同時該技術也存在著一定的弊端。利用傳統分層技術所開采出的煤炭資源量較少,尤其是在煤礦下層進行開采時,工作面由于移位的次數較多,因此對于巷道的維護產生了一定的影響,在煤層較厚的區域開采時,可以采用大采高綜放技術對礦井內的積水以及剩余的煤炭資源進行處理,從而降低了煤礦開采過程中的安全隱患。
3.3 全自動刨煤機采礦技術
隨著科技的發展,一種智能化的全自動科技設備被應用于煤礦的開采中去,并經過了多次的驗證,取得了較好的效果。全自動采煤機是一種能夠將煤層快速擊碎、快速采煤的新技術,在該技術中,采煤機的速度可高達每秒鐘三米,并且所切割的深度完全可以達到預期的指標。另外,全自動刨煤機工作速度十分快,并且其智能化水平也較高。目前,隨著煤礦企業對全自動刨煤機的不斷創新與研發,使其在原有基礎之上增設了對通風系統、排水系統、降溫系統、輸送系統的全面支持,從而真正實現了整體系統的自動化功能。另外,該種技術的應用大大降低了人力資源的使用量,并且大大提升了工作效率。除此之外,隨著人們對煤炭資源的需求量以及國家發展的需求,煤礦企業開采中逐漸由中小型煤礦開采轉向大型煤礦的開采,在大型煤礦開采中,通常煤層對地表面的沖擊力度更大,從而造成了開采作業的困難,而全自動刨煤機則可以完全解決這一問題。全自動刨煤機以其快速的刨煤速度解決了大型煤礦開采難的問題,保證了開采效率及質量。
3.4 小范圍爆破式落煤采礦技術
所謂的小范圍爆破式落煤采礦技術主要指的是將煤礦采取化整為零的方式進行區域性的爆破和開采。一般情況下,小范圍爆破式落煤采礦技術對技術的要求是較高的。該種技術在作業中無需任何支護設備及工作人員操作,且沒有任何的設備支持。也就是說,在該技術采煤過程中,設備的通風要求是決定該項技術能否順利實施的關鍵。另外,一旦采用該技術爆破成功后,就會產生較多的污水,如果這些污水無法及時排出去,就會嚴重影響開采工作的有序進行,因此在使用該技術進行采礦時應保證排水系統的順暢。除此之外,小范圍爆破式落煤技術在使用中安全性較高,且所需投入的成本較低,大大提高了企業的生產能力。但同時,該技術在開采過程中對煤炭的回收率較低,造成了企業諸多的資源浪費,因此,該技術只適用于較薄的煤層開采工作。
4 結語
綜上所述可知,掌握好煤礦的開采技術及方法對提高煤礦企業生產效率以及保證煤礦生產施工人員的安全有著至關重要的作用。因此,在煤礦開采中要不斷創新出新的采礦技術,以滿足國家及企業發展的需要。
參考文獻
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關鍵詞;煤炭資源;科學采礦;評價方法
中國在世界上是一個資源生產與能源消耗的大國,近幾年來,據相關數據得出,中國能源的消耗已經占世界消耗的總數的23.4%。煤礦的機械使用生產水平、煤炭資源礦井安全、勞動強度等方面的情況都是影響著我國煤炭資源的開采。數學模型的建造是以主觀動態權重為主要基礎,對煤炭資源科學采礦評價方法包括專家定參法、開關函數法、標準取值法、定性取值法、分段函數法等。采用以上方法以便實現我國煤炭資源科學采礦由定性描述到定量描述的轉化。通過對煤炭資源科學采礦評價方法模型的建立,可以將科學化采礦評價方法模型轉化成可量化體系。對煤炭資源整體情況進行說明,對煤礦公司開發煤礦的能力、礦井勘測安全性、煤礦環境問題等方面進行了綜合考察。
一、煤炭資源科學采礦評價內涵的豐富與發展現狀
對煤炭資源實行科學采礦評價內涵主要體現是將煤礦生產與礦井開發的安全問題放在了第一位,鼓勵對煤炭資源進行機械化開發與生產。要對煤炭資源生產成本進行合理化、科學化、全面化的方案設計。要將煤炭資源開發與環境保護放在同樣重要的位置。對煤炭資源產出率得出重要的數據進行編制與存檔。要對礦井內其他的資源的利用和處理進行高度重視。
隨著我國科學技術的不斷發展,煤炭資源機械化采礦率也在不斷的提高。機械化裝備水平的提高,促進了我國的煤炭資源開發技術能力不斷地提升。但隨之而來的問題是煤礦開采的環境越來越惡化,煤炭公司的社會責任在不斷地增加等各方面,主要由于客觀因素與主觀因素所造成。要求我國的煤炭資源開發應該逐漸走上科學化、智能化的道路。煤炭資源的開發不僅僅是一項工程,在采礦的同時應該采用先進的技術。同時煤炭資源的開發也是一種社會的責任與需求,需要更多的人們對煤炭資源開發的社會效益與人的健康發展高度關注。在傳統方式的煤礦開采的基礎上,嘗試著對煤炭資源開采以科學化開采、以人為本著兩個方面的內涵進行補充。
我國煤炭資源科學開采內涵包括:對煤礦開采安全性高,礦井抗風險能力強、綠色開采,實現資源與環境協調開發、采用科學化開采技術、高效率的開采、采用先進的機械化設備、實行機械化開采,無人開采模式、實現成本與社會效益以及社會責任共同發展、以人為本重視煤炭職工的人身安全。
二、對煤炭資源科學采礦評價相關因素介紹
對煤炭資源開采的客觀難度系數與科學采礦有很大的關系。對礦井內煤炭礦層存在的精確地位置、煤炭所處的深度、煤炭資源周圍的環境因素以及礦井內隨時會出現的突況等各個方面因素都是直接影響煤炭資源開發的難度。煤炭資源開發的工作場所也在不斷在移動,所以就造成了客觀開采存在的條件對科學采礦的難度影響較大。
煤炭資源開發使用的機械化裝備水平也是直接影響科學采礦的因素。煤炭資源所使用的機械化裝備越好對煤礦資源科學開采越有利,同時安全開采也是機械化裝備對煤炭資源科學開采的前提,先進機械化裝備可以提高煤炭資源開采效率與煤炭工作人員的工作效率。同時先進煤炭資源機械化裝備越好還可以提高礦井安全性能。
煤礦資源科學開采與水資源也有著密切的關系。對煤礦資源的開發可能會導致礦井內地下水位的下降、暗流河水的滲漏、水資源遭到嚴重的污染等方面。近幾年,據相關數據記載,我國由于煤礦資源開發造成礦井水排放60億?。由此看出,水資源與煤炭資源開發有著密切的關系。
三、煤炭資源科學采礦方法進行說明
以我國的某個大型的煤炭資源科學采礦開發為例子,對采用科學采礦效率指數進行說明。通過對煤炭資源科學采礦的各項數據的研究與探討,得出科學采礦指數越高,那么煤炭資源科學采礦效果越好。通過啟動科學采礦效率指數進行計算程序,在程序當中輸入煤炭礦井的名稱、專家名稱以及礦井其他的各個方面勘測出的數據,要有專業的專家進行評估勘測,在輸入系統中設以密碼,當專家將各項數據輸入完成后,根據動態來確定各指標的權重,來進行權重系數的篩選與各項煤炭資源的數據進行計算。
對煤炭資源數據參數輸入完成之后,使用計算機系統調出煤炭資源程序,然后在輸入科學采礦效率指數的總體計算結果,完善科學采礦體系,將完整的科學采礦體系全面化、科學化、合理化應用到煤炭資源采礦當中,促進我國煤炭資源開發的快速發展。
四、總結
通過上述文章的敘述,不難看出,生活水平的不斷提高,科學技術的不斷發展,科學采礦方法在煤炭資源開發與能源使用上的幫助越來越大。在煤炭資源開發上對科學采礦方法的使用越來越廣泛,,煤炭能源消耗是一個大問題,科學采礦方法在煤炭資源開采的應用,不僅有利于對能源消耗的改善,還可以提醒人們對節能環保意識的重要性,要以我國煤炭資源科學采礦方法基本情況為前提,對科學采礦方法在科學采礦方法的應用上不斷對科學采礦方法進行探索,創造出更加全面化、科學化、合理化、全新化的科學采礦方法。提高我國煤炭資源的開采效率,促進我國的煤炭行業健康綠化節約能源的可持續發展道路。本文對煤炭資源科學采礦評價內涵的豐富與發展現狀、對煤炭資源科學采礦評價相關因素介紹、煤炭資源科學采礦方法進行說明等進行了詳細的分析與探討,
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【關鍵字】煤礦采礦;新技術;開采方法;炮采放頂煤;井下采煤
一、引言
隨著整個社會對煤礦需求量的增加以及科學技術的進步,在煤礦采礦中,為了提高效益,促進煤礦開采的發展,提高開采的效益,運用新技術和新的開采方法是一種必然趨勢。文章主要結合煤礦采礦的實際情況,對新技術和新開采方法進行了探討分析。
二、煤礦采礦的新技術
煤礦采礦是一項比較復雜的工作,同時也存在著較大的風險。在很多的地方,由于設備較差,技術水平不夠,煤礦的生產能力比較小,并且地質構造復雜,薄煤層和急傾斜煤層較多,給開采工作帶來了很大的困難,為了提高開采效益,需要采用新技術,以達到最好的效果。
1、炮采放頂煤采煤技術。該技術的運用比較廣泛,主要包括以下兩種類別。第一、滑移支架放頂煤采煤法。滑移頂梁包括兩個組成部分:頂梁和支柱。前梁和后梁是通過頂梁、導向槽或者是前梁彈簧鋼進行連接的,支架的支柱是液壓單體柱,數量不完全相等,一般是2—5個。滑移頂梁支架具有多方面的優點,既安全又可靠,并且結構簡單,質量較輕,能夠自由移動,拆卸和安裝方便,成本低廉,適應性強,在施工實踐中具有廣泛的運用。一般來說,當煤層厚度大于五米的時候,可以采用這種方法開采,它主要適用于傾斜和急傾斜煤層。第二、二型鋼梁放頂煤開采。該方法的支護使用的是二型鋼梁,運用單體液壓支柱架設棚,工作面采用放炮落,人工破網放煤。如果煤層條件較差,或者技術水平較低,可以采用這種方法進行煤礦開采。運用二型鋼梁對棚進行支護,運用放炮落煤,并且需要及時支護。對于放頂煤,采用分段、多輪作業方式,為控制放頂煤量,可以采用人工堵口的方式。
2、偽傾斜柔性掩護支架采煤法。該方法的工作面較長,傾角比較緩慢,其生產系統具有簡單、掘進率低等特點。該方法將工作空間和采空區隔開,不僅簡化了管理工作,還保證了生產的安全,降低工人的勞動強度,主要適用于開采斜角煤層。埋藏穩定、煤層厚度變化不大的可以運用該方法進行開采。在回采的過程中,回風巷需要將支架不斷的接長,而進風巷的支架則需要不斷的拆除。當工作面到達采區附近,則需要將支架全部回收。
3、小階段爆破落煤采煤法。使用該方法,首先將區段內的煤層分成多個小區段,并且,在工作面沒有施工人員,施工設備和支護措施。該方法主要適用于開采傾角大于四十度的情況,煤層厚度在3.5—7.5米之間,并且頂底板不容易滑落,不規則的煤層。它具有安全性強、回采工藝簡單、工作效率高的特點。但是它也有回采率低、通風系統比較復雜等缺陷與不足。
4、刨煤機采煤方法。該技術最先在中等和薄煤層開采中得到了運用,適應了開采的實際,大大的提高了開采的效率。它的切割速度可以達到3m/s,功率可以超過800kW,每刀的切深可以達到25cm。刨煤機的開采系統簡單,工作效率高,適應了煤礦開采的實際,能夠收到良好的開采效果。目前,在實際工作中,采用智能驅動系統來驅動刨煤機,并采用可靠的支架控制系統,從而有利于實現采煤的自動化。此外,支架的前移也能夠實現自動化,從而增加了支架的可靠性,也提升了整個系統的自動化。在適用范圍上,刨煤機可以適用于特薄煤層的開采,最小的開采厚度可以達到0.6m。為了提高穩定性,便于實際操作和維修,采空區一側的刨煤機導軌和附件需要焊接在輸送機上面。為了減少粉塵的產生、防止部件過分磨損,還有必要安裝刨煤機水平控制系統。
三、煤礦采礦的開采方法
就煤礦采礦開采方法來說,它包括很多種類,在施工中運用得比較多的,效果比較好的包括以下幾種。
1、井下采煤。如果煤層的傾角大于十度的話,一般采用水平開采,對每一水平又將其分為若干的采區。先完成第一水平的開采,然后再進行下一水平的開采。對于近水平煤層的開采,應該將其劃分為幾個盤區,先開采中間的煤層,再開采較遠的煤層。如果存在多個煤層,先開采第一水平最上面的煤層,再自上而下進行開采,開采完成之后,再向第二層轉移。井下采煤又可以分為旱采和水采,水采的運用十分少,運用得多的是旱采。旱采又包括壁式和柱式兩種采煤法。壁式采煤法產量大,效率高,柱式的支護費用低廉,節省成本,但是回采率也比較低。
2、露天采煤。對于露天采煤,通常將井田劃分為若干水平分層,自上而下逐層開采。首先將巖煤松動破碎,然后使用采掘設備將巖煤整體采出,并通過運輸設備運往指定地點。露天采煤具有生產空間不受限制,能夠使用大型機械設備,生產效率高、開采成本低等特點。此外,資源的回采率比較高,可以對資源實現有效的利用,安全隱患小,可以最大限度的保護作業人員的安全。但是,露天采煤往往會占用大量的土地,也會對環境造成污染。
3、急傾斜煤層采煤。運用該方法采煤的時候,首先應當對采區進行合理的劃分,盡可能的加大采區的尺寸和煤炭儲量,在進行采區劃分的時候,應該考慮生產設備和回采工藝的要求,進行合理的劃分。為了使開采順利進行,適當的加大采區的走向長度和階段的垂直高度。在施工中,還要改進巷道的布置,優化生產系統。巷道布置一定要滿足安全生產的各項要求,保證良好的通風性能。
四、結束語
總之,在煤礦采礦實際工作中,運用新技術和新開采方法具有重要的現實意義。它能夠減少事故的發生,提高煤礦采礦的效益,促進整個煤礦采礦的發展。今后在實際工作中,要圍繞煤礦采礦的實際情況,不斷完善開采技術和開采方法,進而帶動煤礦采礦的變革,提高煤礦采礦的安全性和可靠性,促進現代煤礦采礦的高產和高效,提高采煤的綜合效益。
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關鍵詞:煤礦采礦 開采形式 新技術
一、煤炭開采的主要方法
1、井下采煤
井下采煤的順序。對于傾角10°以上的煤層一般分水平開采,每一水平又分為若干采區,先在第一水平依次開采各采區煤層,采完后再轉移至下一水平。開采近水平煤層時,先將煤層劃分為幾個盤區,立井于井田中心到達煤層后,先采靠近井筒的盤區,再采較遠的盤區。如有兩層或兩層以上煤層,先采第一水平最上面煤層,再自上而下采另外煤層,采完后向第二水平轉移。按落煤技術方法,地下采煤有機械落煤、爆破落煤和水力落煤三種,前二者稱為旱采,后者稱為水采,我國水采礦井僅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法,以前者為主。壁式采煤法工作面長,一般100~200 m,可以容納功率大,生產能力高的采煤機械,因而產量大,效率高。柱式采煤法工作面短,一般6~30 m,由于工作面短,頂板易維護,從而減少了支護費用,主要缺點是回采率低。
2、露天采煤
移走煤層上覆的巖石及覆蓋物,使煤敞露地表而進行開采稱為露天開采,其中移去土巖的過程稱為剝離,采出煤炭的過程稱為采煤。露天采煤通常將井田劃分為若干水平分層,自上而下逐層開采,在空間上形成階梯狀。其主要生產環節:首先用穿孔爆破并用機械將巖煤預先松動破碎,然后用采掘設備將巖煤由整體中采出,并裝入運輸設備,運往指定地點,將運輸設備中的剝離物按程序排放于堆放場;將煤炭卸在洗煤廠或其他卸礦點。
主要優缺點:優點為生產空間不受限制,可采用大型機械設備,礦山規模大,勞動效率高,生產成本低,建設速度快。另外,資源回采率可達90%以上,資源利用合理,而且勞動條件好,安全有保證,死亡率僅為地下采煤的1/30左右。主要缺點是占用土地多,會造成一定的環境污染,而且生產過程需受地形及氣候條件的制約。在資源方面,對煤賦存條件要求較嚴,只宜在埋藏淺,煤層厚度大的礦區采用。
3、急傾斜煤層采煤
合理劃分采區,加大采區尺寸盡量加大采區尺寸,加大采區的煤炭儲量。劃分采區時,根據生產設備及回采工藝的要求,避免人為地劃分采區邊界,適當加大采區的走向長度,加大階段垂高。
改進巷道布置,優化生產系統。選擇巷道布置方式時,首先要滿足安全生產的要求,保證每個采區、回采工作面均至少有2個安全出口,實現工作面全負壓通風。其次,巷道布置方式要與采煤方法一致,同回采工藝結合,充分考慮水平巷道、傾斜巷道各自的優缺點,盡量不采用垂直巷道,提出系統簡單、布置合理的準備、回采巷道。
二、煤礦采礦中適用的新技術
在許多地區,由于煤礦生產能力較小,地質構造復雜煤層賦存變化大,且很多為急傾斜煤層和薄煤層,給開采帶來較大的困難,研究和開發新采礦技術,提高礦井的高產高效,更為重要。在煤礦中,單一長壁采煤方法已趨成熟,現主要發展的有放頂煤采煤技術、急傾斜煤層采用偽傾斜柔性掩護支架采煤法和小階段爆破落煤等采煤方法。
1、炮采放頂煤采煤技術(1)滑移支架放頂煤采煤法:滑移頂梁由頂梁和支柱兩個部分組成,前梁和后梁通過頂梁和前梁彈簧鋼或導向槽連接,支架的支柱為液壓單體柱,數量2-5個不等。與頂梁之間通過銷軸連接。此外,前梁前端可安裝的探梁或挑梁,后梁尾端可安裝尾梁。滑移頂梁支架比較安全可靠,可自移,質量輕,結構簡單,便于拆卸安裝,成本低,適應性強等。在中小性煤礦中得到廣泛的推廣運用。采用這種采煤方法開采的煤層厚度為5m以上,主要為傾斜和急傾斜煤層。工作面長度一般為60-80m,最長達105m,采高通常為5-10m,工作面循環進度0.8m。滑移支架開采存在的主要問題:工作面支架初撐力和工作阻力偏低和穩定性較差。(2)二型鋼梁放頂煤開采:二型鋼梁放頂煤上作面支護采用二型鋼梁、單體液壓支柱對棚架設,工作面采用放炮落,人工破網放煤,采放分別進行。在煤層賦存條件變化較大或技術水平較低的地區、鄉鎮煤礦使用較好。采用單體液壓支柱配二型俐梁對棚支護,每對棚5根支柱,主粱為一梁三柱。副梁為一梁二柱。主副梁間距150mm,對棚間以為600mm。最大控頂距3.4m,最小控頂距2.4m。采用放炮落煤、一般布置雙排眼。放完炮后及時移主梁。打臨時支柱。做到及時支護,爆破后人上裝煤。工作面輸送機采用可彎曲刮板箱送機和帶式輸送機。采用全部培落達處理采空區,隨著移副梁放頂煤,頂板逐漸自然下沉,垮落,以完成放頂工作。放頂煤采用分段、多輪作業方式,放煤口布置在刮板輸送機斜上方0.3m-0.5m左右。以人工堵口控制放頂煤量。采取間隔多次將頂煤充分放出,放煤后要及時調整歪斜棚梁,保證支柱有力,頂幫牢固。見殲堵口必要時打支柱以加固擋殲。
2、偽傾斜柔性掩護支架采煤法:偽傾斜柔性掩護支架采煤法將工作面傾角變緩,工作面較長,從面具有緩斜、傾斜煤層走向長壁采煤法巷道布置和生產系統簡單、掘進率低的一系列的特點,此采煤法利用掩護支架把工作空間與采空區隔開,大大簡化了復雜頂板管理工作,為安全生產創造了良好的條件,工作面煤炭自溜,減輕勞動強度。偽傾斜柔性掩護支架采煤法一般適用于開采傾角大于印。
厚度2-6m煤層,理藏穩定,煤層厚度變化不大的煤層。此采煤法工作面區段高度取決于煤層傾角大小,沿傾斜變化情況以及采煤技術條件,一般30m左右,煤層賦存條件好,構造簡單時,可加大到40m-60m。回采過程中,回風巷中不斷接長支架,進風巷不斷拆架。當工作面推至采區上山附近時,布置收作眼,逐步將支架下放成水平位置,然后全部回收。掩護支架的結構:鋼梁長為3.0-3.2m,鋼梁的規格應根據支架的寬度選用,鋼理繩可用直徑20-30mm的舊鋼繩,鋼繩長為20-30m左右。鋼繩數根據支架的寬度確定,寬度在3m以下的選用2-3根,3m以上時,可采用5-6根。鋼梁上輔設2-3層竹笆。
【關鍵詞】礦井;采煤;選擇
0 前言
選擇采煤方法,必須滿足安全、經濟、煤炭采出率高的基本原則,努力實現安全高效。所謂安全,就是必須貫徹“安全第一”的生產方針,做到采煤工藝先進合理,采煤系統可靠,技術措施完善。經濟就是指高產、高效、低耗、低成本,煤炭質量好。采出率高就是要求盡量減少煤柱損失,減少采煤工作面留煤損失和潑灑損失,最大限度地提高煤炭資源采出率,以達到國家要求。選擇采煤方法應當遵循的三個基本原則,既密切聯系又相互制約,在選擇時應當綜合考慮。
1 選擇采煤方法應考慮的因素
為了滿足采煤方法選擇的原則要求,在選擇和設計采煤方法時,必須充分考慮到具體的地質、技術和經濟因素的影響。
1.1 地質因素
1.1.1 煤層傾角。煤層傾角是影響采煤方法選擇的重要因素。煤層傾角的變化不僅直接影響到采煤工作面推進方向、破煤方式、運煤方式、工作面長度、支護方式、采空區處理方法,而且還直接影響到采區巷道布置、運輸方式、通風系統、頂板災害防治措施以及各種參數的選擇。一般條件下,傾角小于12的煤層,有利于采用巷道系統簡單的傾斜長壁采煤法;傾角大于12的煤層,多采用走向長壁采煤法。
1.1.2 煤層厚度。煤層厚度及期變化也是影響采煤方法選擇的重要因素,根據煤層的厚度,可以選擇相應的采煤方法。一般條件下,薄及中厚煤層通常采用一次采全高的采煤方法;厚煤層可采用大采高綜合機械化采煤一次采全高、放頂煤采煤方法,也可以采用分層開采的方法。此外,煤層厚度還會影響到采煤工作面的長度,影響采空區處理方法的選擇。在開采自然發火期較短的厚煤層時,就必須采取綜合預防煤層自然發火的措施,采用全部充填法或局部充填法處理采空區。
1.1.3 煤層特征及頂底板穩定性。煤層的硬度、煤層的結構(含夾矸情況)、含煤層數及煤層頂底板巖石的穩定性,都直接影響到采煤機械、采煤工藝以及采空區處理方法的選擇,影響著采區巷道布置、巷道維護方法及采區主要參數的確定。
1.1.4 煤層地質構造。采煤工作面內的斷層、褶皺、陷落柱等地質構造,直接影響著采煤方法的選擇和應用。由于地質構造的影響,有時不得不放棄技術先進的采煤方法,而采用適應性較強、安全可靠性較高的采煤方法。一般情況下,對于地質構造簡單,埋藏條件穩定的煤層,有利于選用綜合機械化采煤方法;對于地質構造復雜、埋藏條件不穩定的煤層,可選用普通機械化采煤、爆破落煤采煤方法以及其他適應性較強、安全可靠性較高的采煤方法;多走向斷層的煤層宜采用走向長壁采煤法;多傾斜斷層的煤層,宜采用傾斜長壁采煤法。因此,在選擇采煤方法之前,必須加強地質勘查和測量工作,準確掌握開采范圍內的地質構造情況,以便正確地選擇適宜的采煤方法。
1.1.5 煤層含水性。煤層及其頂底板含水量較大時,需要在采煤工作面開采前采取疏排水措施,或在采煤過程中布置疏排水設施,應在選擇采煤方法時加以充分考慮。
1.1.6 煤層瓦斯含量。煤層瓦斯含量較高時,在選擇采煤方法時,應當考慮布置預抽瓦斯專用巷道和預抽瓦斯鉆孔,并通過瓦斯管網進行瓦斯抽放。還要考慮在開采過程中加強通風和瓦斯管理,防止瓦斯事故的發生。
1.1.7 煤層自然發火傾向性。煤層自然發火傾向性直接影響著采區巷道布置、工作面參數、巷道維護方法和采煤工作面推進方向等,決定著是否需要采取防火灌漿措施或選用充填采煤法,在選擇采煤方法時應予以考慮。
1.2 技術發展及裝備水平
技術發展及裝備水平也會影響采煤方法的選擇。改革開放以來,我國采煤方法和采煤工藝技術在創新中得到不斷的發展,新方法、新工藝、新裝備的推廣應用,為采煤方法選擇提供了更廣闊的空間。厚煤層放頂煤采煤法、大采高一次采全厚采煤法、偽斜柔性掩護支架采煤法、偽斜走向長壁采煤法等得到廣泛應用。工作面采煤工藝技術、裝備能力不斷提高,工作面單產水平和勞動效率迅速增長。因此在采煤方法選擇時應考慮不同裝備水平的工藝技術、工作面單產水平必須同礦井各個生產環節的能力相適應,并留有適當的發展余地。
頂板管理和支護技術也影響到采煤方法的選擇。譬如在堅硬頂板條件下,部分礦井采用的高工作阻力液壓支架和對頂板巖層進行注水軟化技術,在堅硬頂板條件下成功地采用了垮落法處理采空區,取代了傳統的煤柱支撐采煤法(即刀柱式采煤法)。
為了保護地面生態環境,開采建筑物下、鐵路下、水體下的煤炭資源,可根據具體的自然和技術條件,選擇相應的“三下”采煤方法。
1.3 礦井管理水平
礦井管理水平及員工素質對采煤方法的選擇也會產生一定的影響,在選擇和應用那些技術要求高、生產組織復雜、管理比較復雜的采煤方法(如大采高一次采高綜采、大傾角綜采、急斜煤層偽斜短壁采煤法、急斜煤層偽俯斜走向長壁采煤法等)時,應在加強對員工安全技術培訓的前提下,按照先易后難的原則,有計劃地、循序漸進地逐步試用,在掌握其技術要領并積累一定實踐經驗后再推廣應用。選擇采煤方法時,應避免忽視企業管理水平和員工素質的實際情況,在條件尚不具備的情況下,盲目采用新的采煤技術和新工藝。
1.4 礦井經濟效益
礦井的經濟效益是選擇采煤方法的重要因素。在選擇采煤方法時,要研究擬采用采煤方法的投入和產出關系,考慮企業的投資能力和采煤方法的經濟效果。還要考慮設備供應和配件、消耗材料的供應情況,晝保證生產水泵材料能就地取材,以降低原生產成本。
2 采煤的方法的發展方向
選擇合適的采煤方法,對提高礦井生產管理水平和煤礦企業經濟效益,改變礦井技術面貌起著決定性作用。我國采煤方法的發展方向,就是要因地制宜地發展安全高效的采煤方法。
(1)改進采煤工藝,因地制宜地發展先進的機械化采煤技術;
(2)擴大走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法的應用范圍;
(3)緩斜、傾斜厚煤層推行傾斜分層下行垮落采煤法和放頂煤采煤法;
(4)大力推廣無煤柱護巷技術;
(5)急斜煤層開采要進一步探索采煤機械化的發展途徑;
(6)“三下一步”采煤技術有廣泛的發展空間;
(7)適度發展水力采煤技術;
關鍵詞:煤礦;采煤方法;技術分析
中圖分類號:X752 文獻標識碼: A
煤礦開采方法與技術的合理化應用不僅關系著現代煤礦開采的效率與安全性,還直接影響著煤礦企業的經濟效益與可持續發展。在當前煤礦開采規模不斷擴大的條件下,煤礦開采技術已逐漸朝向集約化、精細化與機械化方向推進,特別是部分大型開采設備的應用,大幅度改善了煤礦企業生產的安全性,促進了煤礦生產自動化程度的提高。因此,加強有關煤礦采煤方法與技術的分析,對于改善煤礦生產的質量具有重要現實意義。
1煤礦采煤方法與技術分析
煤礦采煤技術研究直接影響煤礦生產效率,對采煤技術進行合理化管理也能有效提高煤礦的采煤效率,針對不同煤層的分布情況,企業實際人員可以根據煤礦生產情況的不同設計出有效、合理的采煤方式。
1.1長臂采煤法
針對煤層分布理想、煤儲量大、地質條件優質的煤田,煤礦企業采用長壁采煤技術,其主要特征就是對工作面進行長壁推進、長壁布置。為了提高開采作業穩定性,在采空區預留煤柱的空間,在開采推進出一段距離后,保留一部分煤柱,從而達到促進間歇性推進的目的。現階段,長壁采煤的主要方法工藝有三種,分別是:炮采、綜采、普采。這三種工藝的區分方式是以機械化程度的不同為標準,在煤礦采煤時具體采用何種工藝按照煤層分布的實際情況進行選擇。
a)炮采主要針對較薄煤層及邊角煤層塊段,其操作方式主要是在煤壁上打出炮眼,然后利用爆破方式使煤層破碎,通過人工裝煤或機械運煤方式進行運輸。煤礦頂板采用摩擦式金屬支柱對煤礦進行安全防護。炮采機械化程度不高,所以工作效率不高;
b)綜采是一種機械化程度較高的采煤方式,其中采煤、裝煤、運煤及防護裝置都是使用機械化手段。綜采是一種全機械化的采煤技術,其生產效率也優于另外兩種采煤方式;
c)普采主要針對煤層塊段,在儲量小、地勢復雜的環境下,普采的機械化程度較高,通常使用采煤機完成落煤及裝煤,運煤及頂板防護裝置與炮采工藝相同。
1.2傾斜長壁采煤法
傾斜長壁的采煤技術與長壁采煤方式基本相同,唯一不同的是在工作面布置及巷道布置情況方面存在一定差異。在基礎設備相同的情況下,傾斜長壁采煤法不需布置采區,所以采煤區投產速度快,同時傾斜開采有利于地下積水進入采空區,導致排水作業量減少。從另外角度來看,傾斜采煤工作面受到煤層傾角的分力作用,導致頂板的懸臂巖層向采空區移動,使頂板巖層具有拉力作用,有利于采煤作業頂板的管理。
1.3條帶開采技術
條帶開采技術,也被稱為保護性開采技術。首先將煤層進行按條帶劃分,通過開采1條,保留1條的方式,使得保留下來的條帶能保持穩定,從而有效降低煤礦采動影響的危害。在保證地表建筑物可靠的前提下,條帶開采技術對防止地表下沉有很好作用。在區域內進行條帶區分首先要做的是研究該區域內地表移動情況,以保證條帶劃分的科學性,提高預留條帶的價值。條帶開采技術優點是投入設備簡單,經濟性好,其缺點是開采資源的回收率低。
1.4放頂采煤技術
放頂煤采煤法就是在厚煤層中,沿煤層(或分段)底部布置1個采高2m~3m的長壁工作面,用綜合機械化采煤工藝進行回采,利用礦山壓力的作用或輔以人工松動方法使支架上方的頂煤破碎成散體后由支架后方(或上方)放出,并予以回收的一種采煤方法。放頂采煤技術是針對煤層較厚的礦區,主要通過在煤層底部開采1個工作面,然后使用普通采煤方式回采煤炭,利用煤礦的壓力,把頂煤破碎部分放出。這種采煤方式的優點就是經濟性好、工作效率高,缺點就是煤炭回收率低,該方法能作為輔助技術,與條帶開采技術進行融合運用。
1.5離層注漿技術
離層注漿技術是當前采煤工作中的重要采煤技術,其主要用于調整覆巖及地表下沉速率,基本操作步驟為:對地面采空區上部的覆巖進行鉆孔處理,利用高壓將液體填充材料通過鉆眼充填到采空區中,以減小采空區下沉。同直接在采空區填充漿液的方法相比,離層注漿技術的施工不在井下開展,對于安裝好的生產系統不會產生影響,且該技術具有更高的煤炭回收率和經濟性
2煤礦采煤方法與技術選擇的影響因素及選擇原則
2.1煤礦采煤方法與技術選擇的影響因素
a)經濟性因素。煤礦生產的經濟效益是采煤方法選擇的重要考慮因素之一。先進的采煤設備應用需大量成本投入,依據投入與產出之間的關系,恰當選擇采煤方法與技術是保證煤礦開采高效益的基礎。在采煤方法選擇時,還需對材料供應狀況進行分析,如對于假頂材料及填充材料的取材成本能否有效降低,材料可否進行就地取材等;b)技術性因素。技術水平,尤其是生產設備供應及裝備水平等是采煤方法選擇的限制性條件因素。在現代科技水平的不斷發展下,國內的采煤方法與采煤技術也在不斷創新,高效、高可靠性與安全性的采煤方法也會逐漸涌現;c)地質條件因素。(a)煤層地質構造。當煤層地質條件比較穩定時,通常采用綜采,而當煤層條件不穩定時,通常采用普采;在采煤方法選擇前應先勘察開采區域內的地質構造狀況;(b)煤層厚度。要根據煤層厚度的不同選擇對應的采煤方法,對于厚及特厚煤層應選用分層開采的方法,對于中厚或薄煤層應采用一次采全厚的方法;煤層厚度在一定程度上還會對采空區處理方法產生影響;d)煤層的自燃狀況及含水率。當煤層含水率較高時,在開采前應先安置排水系統,并依據煤的自燃特點考慮是否需采取防火灌漿等防護措施;e)圍巖及煤層特點。圍巖的穩定性、煤層結構特征與硬度等都會對采煤方法的選擇產生影響,且會干擾采區參數的確定;f)煤層傾角。其不但會對采煤工作面的運煤方法及落煤方式產生影響,還會干擾通風及航道布置等參數的設定。
2.2煤礦采煤方法與技術選擇的原則
a)高效經濟性原則。當前,先進化大型開采機械設備已在各類煤礦開采中廣泛應用,其對于多變的開采環境具有較高適應性,能確保煤礦生產安全,且能大幅度改善煤礦生產效率。對比而言,先進機械采煤設備具有更高的自動化水平,但對于小型煤礦開采等作業便不適宜采用此種大型開采設備。在煤礦生產中,為節省成本,應依據當前企業的生產規模與狀況,合理確定采煤方式,以提高人員的優化配合水平,利用多種采煤技術并行的方式降低成本[2];b)高采出率原則,在采煤技術選擇時同樣要考慮資源回收率等因素。為減低采動有害影響,應盡量減小回采率,即選用的采煤方法應確保煤礦的高采出率,以降低煤炭資源不必要的損失,改善煤礦生產效率,從而提升資源回收率;c)綠色安全性原則。綠色安全就是指在煤礦生產運行中,應確保開采作業的安全性,且應盡量減小對工作環境及地質環境的破壞,選擇最優組合的綜采機械;在開采前應先勘察煤層分布結構,以確定選用有效開采方式;分析采動影響程度及特征,重點考慮地表變形與移動的影響和特點,全面模擬分析煤層分布關鍵部位的地質環境變化狀況,以促進采煤方法選擇的合理性,提高煤礦生產安全性.結束語
綜上所述,煤礦開采方法與開采技術的選擇將直接關系著煤礦生產的安全性與經濟性,因此,相關技術與研究人員應加強有關煤礦采煤方法與技術的研究,總結煤礦采煤方法選擇影響因素及各采煤方法應用要點,從而提高煤礦產業的采煤效率。加強煤炭技術也能提高煤礦企業的核心競爭力,從而提高企業的經濟效益和社會效益。
參考文獻